本文關(guān)鍵詞：基于響應面法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計研究

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【摘要】：優(yōu)化設計的概念源自于人們的社會生產(chǎn)實踐活動。當一個產(chǎn)品設計或一項工程結(jié)構(gòu)設計未滿足人們預先所期望的要求時,設計者會遵循一定的“優(yōu)化”思想和法則,改變設計模型和設計參數(shù),借以改善產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)的性能指標,使設計效果達到最佳。對于結(jié)構(gòu)優(yōu)化而言,是指在滿足約束條件(設計要求)情況下,按一定的指標尋求最佳的設計方案,評價指標可以是結(jié)構(gòu)的重量、造價等。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計大體可以分為傳統(tǒng)優(yōu)化設計方法和基于數(shù)學分析的優(yōu)化設計方法兩類。傳統(tǒng)優(yōu)化設計方法主要是根據(jù)設計要求,憑經(jīng)驗甚至直觀判斷,通過對若干種設計方案進行比較,選出最好的設計方案,這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法可以說是經(jīng)驗優(yōu)化設計方法。基于數(shù)學分析的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法是建立在數(shù)學優(yōu)化算法、結(jié)構(gòu)分析和計算機技術(shù)上的優(yōu)化設計方法。這種優(yōu)化方法把約束函數(shù)與目標函數(shù)以數(shù)學模型的形式進行定量化,這要求有準確的理論基礎和優(yōu)化準則,并且要配合專門的軟件或程序才能實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計屬于CAE技術(shù),它將力學理論、數(shù)學優(yōu)化算法、計算機技術(shù)進行有機的結(jié)合,為工程技術(shù)人員提供了一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的手段,以便于從眾多的可行設計中提取出滿意或最優(yōu)的設計方案。建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)學模型,是將實際工程中的優(yōu)化設計問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題的一個非常重要的步驟。而除了一些及其簡單的結(jié)構(gòu),通常的結(jié)構(gòu)的約束方程都難以用設計變量的顯式表達。要解決結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計數(shù)學模型中約束條件是設計變量隱函數(shù)這一問題,就必須進行約束條件的顯式化,較常用的顯式化方法為響應面方法(responsesurfacemethodology,簡稱:rsm)。rsm是數(shù)學方法和統(tǒng)計方法結(jié)合的產(chǎn)物,是用來對所感興趣的響應受多個變量影響的問題進行建模和分析的,其最終目的是優(yōu)化該響應值。由于rsm把仿真過程看成一個黑匣子,能夠較為簡便地與隨機仿真和確定性仿真問題結(jié)合起來,所以得到了非常廣泛的應用。近十多年來,由于統(tǒng)計學在各個領(lǐng)域中的發(fā)展和應用,rsm的應用領(lǐng)域進一步拓寬,對rsm感興趣的科學工作者也越來越多,許多學者對響應面法進行了研究。本文研究了響應面法的整個設計過程,分別對桁架結(jié)構(gòu)和曲柄結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計,分別采用了不同的設計計算方法。(1)在初始分析階段,對比分析了析因設計、正交設計、均勻設計的適用范圍及優(yōu)缺點;在需要對設計域進行調(diào)整時,分析了最速上升法的局限性;在二階建模階段,研究了三種中心復合設計(ccds)與bbd的特點,給出了選擇的參考標準。(2)采用ansys對桁架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計,運用apdl的方式進行建模分析,方便的對模型進行了48次分析。分別用響應面法和一階方法進行優(yōu)化設計,對比兩種方法的結(jié)果,表明得到的響應函數(shù)的精度很高,并且運用響應面法求得全局最優(yōu)解。(3)用響應面法對曲柄結(jié)構(gòu)問題進行優(yōu)化�；赟olidWorks軟件,運用Box-Behnken法進行優(yōu)化。表明BBD在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中的應用價值。(4)在進行二階模型求解時,分別用直接搜索法和遺傳算法進行求解,對比優(yōu)化結(jié)果,說明求解方法的效率及精度。
【學位授予單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB12

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1 朱輝;劉洪全;;從5.12大地震看結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計[A];河南省土木建筑學會2009年學術(shù)大會論文集[C];2009年

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3 陳國藩;;計算機輔助結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的新動向[A];中國土木工程學會計算機應用學會學術(shù)報告會論文集（4）[C];1989年

4 朱明程;劉西拉;;效益型結(jié)構(gòu)的雙目標優(yōu)化設計[A];第三屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（上）[C];1994年

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